新加坡南洋理工大学 (NTU) 建于1981年，目前拥有文、理、工、商四大学院，为33000 余名本科生和研究生提供全方位教育。作为一所建校30余年的大学，近年来声名鹊起，在全球高等教育的地位不断攀升，已跃居亚洲前列。作为全球年轻大学发展的典范，已成为当今亚洲最具声誉和影响力的大学之一。
基于“创新高科技，奠定全球性卓越大学，全方位教育，培养跨学科博雅人才”的发展愿景，南洋理工大学充分利用现代教育技术和学生学习分析数据，驱动教与学变革，积极探索以学习为中心、实现由教到学翻转的教学改革。
“翻转课堂”教学模式对于传统的学生学习以及教师的教学行为都颇具挑战，在时任校长安博迪 ( Bertil Andersson) 教授的支持下，学校组建教学、学习与教法研究中心 ( Teaching，Learning and Pedagogy Division) ，开展相关教改设计和教学研发，并计划在5 年内 ( 自2017 年起) 斥资7500 万新元在全校范围内推行“翻转课堂”教学。针对新形势下新加坡政府和社会对大学人才培养的要求，依据对本科生教学过程中学生认知行为长时间跟踪研究成果，着力解决教学质量和学生学习能力下滑的问题，提升课堂教学的效能，启动了“翻转课堂”教学改革。
一、变革的初衷：高等教育教学模式创新
早在2010年，南洋理工大学就开始“翻转课堂”( Flipped classroom)的变革，变革首先从李光前医学院 (LKCSM)开始，这是南洋理工与英国帝国理工学院联合举办的新加坡第三所医学院。依据新加坡政府的要求，李光前医学院除了要培养学生成为合格的医生以应对人口老龄化的需求之外，其教学过程还要体现对现行高等教育教学模式的创新，即通过整合信息化时代的科技条件提高医学院的教学质量，进而提升学生的学习效果和效率。根据这些要求，通过办学双方教学团队的合作，并参照国际通行的医学院人才培养模式，南洋理工校方确定以李光前医学院为试点开展基于“团队学习”( Team-Based learning) 理念的“翻转课堂”教学改革。
“翻转课堂”教学实际上是学生“线上自主学习”以及师生“课堂面授互动” 等教学形式的有机结合。翻转课堂是一个通俗的说法，事实上，南洋理工大学教学变革远远超过翻转课堂，而是以其为“抓手”推动课堂教学革命，即以学习和学生发展为中心，通过教学改革促进学习革命，实现教与学的翻转。实施变革以来，从教学层面上讲，是一个翻天覆地的变化，这个变化到什么程度呢？简单的说，很多课程的课堂教学时间只是原来的十分之一，也就是说把学生十分之九的时间解放出来了。
二、变革的挑战：以学习为中心，少教多学
要有效实施翻转课堂，面临诸多问题和挑战。只有知道翻转课堂的挑战和问题所在，情况才会发生变化。所以南洋理工教学、学习与教法研究中心组织跨学科教学研究，把大学里各种研究利用起来，与各个学院的专业知识结合，综合各种学科研究成果，把他们所发现的硬科技、黑科技用到课堂上来，也就是说，如何实现从学习的科学到科学的学习（见图1）。
为了实现从“学习的科学”到“科学的学习”的转变，真正做到以学习和学生发展为中心，南洋理工倡导“少教多学”，鼓励学生积极学习、独立思考，点燃求知欲， 特别是培养终身学习的热忱。“少教多学”并非是让教师投入得更少，而是要求教师借助现代教育技术教得更好，教会学生如何更新知识，重要的是用科学的方式来培养未来的学生。
图1：从“学习的科学”到“科学的学习”
在实施“翻转课堂”教学变革过程中，南洋理工也遇到不少困难和挑战。具体表现在以下几个方面:
（一）教师角色的转变。“翻转课堂”教学对学生和教师在改变传统学习和教学方面的压力是一致的。教师必须有勇气和耐心改变自身的教学风格和教学法、更新教学资源和材料。特别是要求教师转变在课堂中的角色，从原来的 “知识中心”和“知识的唯一来源”变成“辅助者”、“引导者”和“脚手架”。从教师自愿的角度出发，校方通过教学、学习 与教法研究中心的教研团队帮助任课教师在课程设计、技术实现、内容编排、资源整合等方面对现有的课程教学进行“翻转化”改造，并通过对学生“学习能力”数据的实时跟踪，“为教师提供不断改造课堂教学方式和教学内容的数据参考”。
（二）学生学习行为模式的变革。作为一所以理工科办学见长的综合型研究性大学，南洋理工对教学质量保持着严格的标准，大多数学生习惯于讲授式课堂教学模式。儒家传统文化的影响使学生对在课堂上完成知识点学习和考核这样的教学模式习以为常。因此，真正实现“翻转课堂”教学所要求的自主学习、时间管理、批判性思维和分析能力、准确定位和把握知识点缺陷等，要求对学生学习行为模式也是较大的变革。为了满足“翻转课堂”的教学，学生课前必须完成大量的课前阅读和准备，还要以小组为单位完成相应的任务，大量的时间用在完成阅读和探讨小组分工和完成个人在团队中所扮演的角色上。与此同时，相比以往学生每门课程所需应对的最多两次考核 ( 期中和期末) 而言， “翻转课堂” 教学的考核融合到每月、每周甚至是每次教学和自学任务中，就学习效果而言相对学生们所适应的“听讲”学习方式有着根本的改变。
（三）技术设备建设和运作保障。“翻转课堂”教学实践需要严苛的硬件技术支撑和较大的设备投入，许多技术细节，如: 网速、 带宽、无线网络的全覆蓋、课堂学习时以组为单位的学习适时互动等，需要精准和稳定的运营管理。以学生学为中心需要改造学习空间。南洋理工打掉传统的教室，留下一部分作为讲堂，其他换成交互式教室。改造学习空间是为了更好的实现由教到学的变革，新型的学习空间提供技术丰富的学习环境；方便交互式混合学习；是学生的高效深度学习，而不是机器的深度学习；不仅培养学生的专业知识和技能，还要培养学生的核心价值观，培养的是综合素养。
三、 变革的模式：基于教育技术的“翻转课堂”教学 DNA 模式的实施
在“翻转课堂”实施过程中，南洋理工特别强调以学生为中心，重点关注三个问题: 创设一个基于本地语境的知识框架体系，找寻同时适用于网上学习和课堂面授的学习行为模式; 打造完善的教学基础设施平台，满足突破传统课堂教学模式，具有流动性高、无纸化、以小组为单位的学习共同体等特点的新型课程教学; 确保所有基于教改试点而产生的网上学习创新成果可以推广应用于南洋理工的各个教学环节。
在总结李光前医学院实施“翻转课堂”教学改革经验的基础上，学校提炼出指导教与学的DNA模式。南洋理工将 “参与、互动及自我主导”等新理念在全校范围内推广，作为学校系统开展各种通过网络虚拟空间学习行为效仿的模式。
图2：“翻转课堂”教学 DNA 模式
从图2可见，在教学范畴内的“DNA”双螺旋构架中，两条反向平行的链条分别代表着“课程教学”和“教育技术”。而作为 DNA原生动力的“基因”则包括了学生 “自主学习”、“合作学习”以及“教学反馈”等行为。作为具体实施的教学行为，则包括教学实施 (翻转课堂) 、教学组织 ( 弹性学时) 、教学手段 (网络教学) 、实践教学 (案例分析或问题解决) 、问题回答、学习评估、产学研报告以及个人博客等不同的技术手段、教学方式和教学细节的创新从而保障“翻转课堂”的有效实施。
教学平台资源的使用通过学习活动管理系统 ( LAMS) 得以保障。LAMS 能够有效地监管学生自主学习的整个流程，从而帮助学生更好地开展课前自学以及参与课堂教学。LAMS 系统是“翻转课堂”教学实施和团队学习的核心要素。LAMS 也可允许学生在后台端进行知识的创新和团队内部任务组合与分配，而这些流程是可以在系统分配任务之前完成的。LAMS 通过团队领导的确定，进行合理的任务分配，对团队合作完成任务的效果和实际水平进行测试，从而很好地取代了目前团队学习课程教学过程中普遍实行纸笔化的即时反馈和评估。
学生学习通过虚拟教学空间 (iLecture) 以及个人数据助理 (iPad) 和手机应用程序(APP)的应用得以全天候开展，并可以按照专业学习和课程季度回溯以往学期甚至是以往学年的课程PPT、教学视频以及电子文献等资料，真正实现了超越物理空间界限的网络空间信息流通。作为专门为医学专业学生开发的学习成长档案程序( iFolio) ，通过对学生的线上和线下学习、课堂教学互动、医学实习以及各种执业测评的详细跟踪和完整记录，可以通过iPad等数据处理终端的普及帮助学生在任何时间和地点开展学习。iFolio的开发体现了设计者希望及时给予学生临床实践评价以及变革传统医学院培养医生过程中所产生的大量纸质课程资料和人力资源的浪费的理念。如此，医学专业学生的临床导师就可以随时通过电子邮件或其它电子测评工具对学生的临床表现进行适时的评价。并且通过对教学案例的描述和分析，学生可以不断回溯学习历史过程中所做出的诊断或治疗判例，从而有效地培养医学院学生的临床诊断能力，对于后续医学生开展住院实习过程中尽快提升医学素养有着直接的作用。李光前医学院教学改革实施一年后，南洋理工开始在全校范围内推广“翻转课堂”教学 DNA 模式。
四、三维度评价：评估翻转课堂教学有效性
为了有效实施“翻转课堂”，南洋理工打造一个以先进信息技术应用为基础的教学资源、教学活动、辅助教学、教学评价的框架体系 (TERASA)。以TERASA为代表的学习框架体系所包含的内容组成“翻转课堂”的教学环节，构建网络学习系统的完整逻辑链条。TERASA确保了教学平台资源 ( 网络课程、电子书、网络沟通空间、学习平台以及虚拟仿真) 、教学活动 ( 教学流程、教与学的灵活转化、积极配合、学生的全身心投入以及案例分析等) 、辅助教学 ( 确保学生可以在一天 24个小时，每周七天中的任何一个时间点开展网络课程学习、开发集合式的网上学习系统) 、教学评估 (个体准备是否充分、团组学习是否顺利开展、教学实践是否可以实现、知识点的测试是否进阶)。
南洋理工对“翻转课堂”效果评价主要从三个维度进行，即自我准备度、学习兴趣和学能特点（见图3）。重点看学生的准备度，也就是学生预习是否达到要求。预习什么？要求学生预习基础知识、基本概念、原则技巧这些在课本上都有的，看学生能不能掌握。当学生看完录像后，他们是不是了解了其中的知识点。其次，要了解学生学习兴趣状态是怎么样的？最后，要了解学生学能特点是怎么样的？学生的偏好怎么样？假如教师能捕捉到这些，情况就会发现很大的变化，这样正规的考试显得就不那么重要了。
图3：“翻转课堂”有效性评价
综上，南洋理工大学在实施由教到学转变的过程中，充分利用现代教育技术，率先进行教与学的变革，基于学习分析数据，从理念、模式、路径方法重构大学教学新范式，展现了教学变革实践的新图景。